Prof. dr DRAGICA JEVTIĆ, dipl.inž.tehn. DODACI BETONU

Prof. dr DRAGICA JEVTIĆ, dipl.inž.tehn. DODACI BETONU

Upotrebljavamo termin dodatak betonu ili aditiv (,,adjuvant" na francuskom,,,admixture" na engleskom) koji označava svaki proizvod dodat pri mešanju uobičajenih sastavnih delova maltera i betona, koji je u tečnom stanju ili u obliku praha, a dozira se prema masi (težini) cementa, u cilju promene izvesnih željenih karakteristika maltera i betona bilo u svežem, bilo pri prelazu iz svežeg u očvrsilo stanje, bilo u očvrslom stanju.

Upotreba dodataka malteru i betonu u cilju promene, izvesnih osobina maltera i betona stara je isto toliko koliko i upotreba samog cementa tj. uopšte veziva. Rimljani su već upotrebljavali krv, svinjsku mast i mleko kao dodatke pucolanskom malteru, da poboljšaju konzistenciju svežeg maltera. Mada Rimljani to nisu znali, krv je aerant i na taj način ovaj dodatak je bez ikakve sumnje poboljšavao trajnost rimskog maltera. Posle otkrivanja cementa i betona, dodaci betonu su najpre bili potcenjivani, svakako zbog neuspele primene, pa čak jedno vreme smatrani otrovom za cement".

Odlučni period nastupa kada se došlo do uverenja da dodaci koji su stvarali vazdušne mehurove u betonu povećavaju otpornost betona na uticaj mraza. Dakle, može se reći da je vazduh odigrao bitnu ulogu. S druge strane, kriterijum maksimalne gustine učinio je da se razviju plastifikatori, a prvi izveštaj o ovome tipu dodataka betonu bio je publikovan od strane Roša 1934. godine. Primena dodataka betonu u nas nije ni približno jednaka kao u svetu; dodaci betonu su primenjeni uglavnom na velikim gradilištima i pri izradi hidrotehničkog betona.

DODACI BETONU PREMA JUS STANDARDIMA I VEZA SA EN 934/2 Dodaci betonu prema JUS standardima Oblast Dodaci betonu obuhvataju sledeći domaći standardi: - JUS U.M1.034 (1996) Dodaci betonu, Definicije i klasifikacije, pri čemu, ovaj standard se ne odnosi na mineralne dodatke betonu; - JUS U.M1.035 (1996) Dodaci betonu, kvalitet i proveravanje kvaliteta; - JUS U.M1.036 (1996) Dodaci betonu, Priprema epruveta za ispitivanje uticaja dodataka na osobine betona;

- JUS U.M1.037 (1981) Dodaci betonu, Prethodno ispitivanje radi izbora dodataka betonu sa određenim agregatom i cementom; - JUS U.M1.038 (1996) Dodaci betonu, Određivanje potrebne količine vode za cementni malter sa dodatkom; -JUS U.M1.039 (1982) Dodaci betonu, Ispitivanja fizičkohemijskih svojstava; -JUS U.M1.044 (1982) Dodaci betonu, Ispitivanje uticaja dodataka na koroziju armature.

Prema ovim standardima tj. prema U.M1.034, dodaci betonu su podeljeni u sledeće grupe: -superplastifikatori -plastifikatori -aeranti -usporivači vezivanja -ubrzivači vezivanja -ubrzivači procesa očvršćavanja -zaptivači - dodaci za betoniranje pri niskim temperaturama.

Superplastifikatori: dodaci betonu koji smanjuju količinu vode za spravljanje betona date konzistencije za najmanje 12 %. Plastifikatori: dodaci betonu koji pri jednakoj količini vode poboljšavaju obradivost betona ili pri jednakoj obradivosti betona omogućuju smanjivanje količine vode do 12 %.

Aeranti: dodaci betonu koji pri mešaju betona izazivaju stvaranje mehurića vazduha koji su ravnomerno raspoređeni u masi betona i koji povećavaju postojanost prema mrazu. Usporivači vezivanja: dodaci betonu koji odgađaju početak i kraj vezivanja cementa. Ubrzivači vezivanja: dodaci betonu koji ubrzavaju vezivanje cementa. Iz ove grupe izuzimaju se ubrzivači za mlazni beton (torkret-beton).

Ubrzivač procesa očvršćavanja: dodaci betonu koji ubrzavaju očvršćavanje betona. Zaptivači: dodaci betonu koji hemijskim reakcijama ili mehaničkim putem povećavaju vodonepropustljivost betona. Dodaci za betoniranje pri niskim temperaturama: dodaci betonu koji omogućavaju betoniranje pri temperaturama ispod +5 C.

Dodaci betonu mogu imati kombinovani uticaj na svojstva betona. U tom slučaju, u nazivu grupe dolazi na prvo mesto njegova osnovna karakteristika koja ima najveći uticaj na svojstva betona. Na primer: -aerant - plastifikator, -usporivač vezivanja - plastifikator i sl.

Hemijski dodaci betonu prema EN 934/2 Oni se, prema ovom standardu, dele na sledeće grupe: 1. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori (Water reducing/plasticizing admixture) 2. Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori (High range water reducing/superplasticizing admixture) 3. Dodaci zadrživači vode (Water retaining admixture) 4. Hemijski dodaci aeranti (Air entraining admixture) 5. Hemijski dodaci ubrzivači vezivanja (Set accelerating admixture)

6. Hemijski dodaci ubrzivači procesa očvršćavanja (Hardening accelerating admixture) 7. Hemijski dodaci usporivači vezivanja (Set retarding admixture) 8. Hemijski dodaci zaptivači (Water resisting admixture) 9. Hemijski dodaci reduktori vode /plastifikatori sa efektom usporavanja vezivanja (Set retarding/water reducing/plasticizing admixture) 10. Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori sa efektom usporavanja vezivanja (Set retarding/high range water reducing/superplasticizing admixture) 11. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori sa efektom ubrzavanja vezivanja (Set accelerating/ water reducing/plasticizing admixture).

Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori omogućavaju smanjenje količine vode bez uticaja na konzistenciju betonske mešavine, ili koji ne utičući na sadržaj vode povećavaju sleganje/ rasprostiranje betonske mešavine, ili proizvode simultano oba efekta. Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori omogućavaju bez uticaja na konzistenciju smanjenje sadržaja vode u visokom stepenu za datu betonsku mešavinu, ili koji bez uticaja na sadržaj vode povećavaju u značajnoj meri sleganje/rasprostiranje, ili proizvode simultano oba efekta.

Dodaci zadrživači vode smanjuju gubitak vode putem smanjenja izdvajanja vode na površini betona (bleeding). Hemijski dodaci aeranti proizvode sitne mehuriće vazduha uniformno raspoređene, koji ostaju prisutni i u očvrslom betonu. Hemijski dodaci ubrzivači vezivanja skraćuju vreme početka vezivanja (transformacija mešavine iz plastičnog u očvrslo stanje).

Hemijski dodaci ubrzivači očvršćavanja utiču na razvoj ranih čvrstoća betona, sa uticajem ili bez uticaja na vreme vezivanja. Hemijski dodaci usporivači vezivanja produžavaju vreme transformacije mešavine iz plastičnog u očvrslo stanje.

Hemijski dodaci zaptivači smanjuju kapilarno upijanje očvrslog betona. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori sa efektom usporavanja vezivanja po definiciji predstavljaju hemijske dodatke koji proizvode kombinovane efekte smanjenja sadržaja vode/efekat plastificiranja (primarni efekat) i efekat usporavanja vezivanja kao sekundarni efekat.

Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori sa efektom usporavanja vezivanja čine one hemijske dodatke koji proizvode kombinovane efekte visokog stepena redukcije vode/superplastificirajući efekat kao primarni i efekat usporavanja vremena vezivanja kao sekundarni. Hemijski dodaci reduktori vode /plastifikatori sa efektom ubrzavanja vezivanja imaju kombinovani efekat redukcije vode/ plastifikacije (kao primarni efekat) kao i efekat ubrzavanja vezivanja (sekundarni efekat).

Ako se analizira klasifikacija prema EN 934/2, vidi se da postoje hemijski dodaci sa osnovnim, primarnim svojstvom, kao i oni koji poseduju kako primarni, tako i sekundarni efekat, tj. deluju simultano na svojstva betona. Naime, radi se o kombinovanom efektu smanjenja sadržaja vode, tj. efektu plastificiranja ili superplastificiranja i efektu usporavanja ili ubrzavanja vezivanja (hemijski dodaci pod brojevima 9, 10 i 11).

Prema EN 934/2 postoji posebna grupa dodataka zadrživači vode (Water retaining admixture) koja kao posebna grupa ne postoji u domaćim standardima, dok u domaćim standardima postoji tip Hemijski dodaci za betoniranje pri niskim temperaturama, koji nije prisutan u EN 934/2.

Kvalitet i proveravanje kvaliteta dodataka betonu ispituje se u svemu prema JUS U.M1.035 (1996). Prema ovom standardu precizno se navodi kako se uzima prosečni uzorak za ispitivanje dodatka betonu. Nadalje, navedena su sva hemijska i fizičkohemijska ispitivanja dodataka koja treba obaviti kao i ispitivanje uticaja na osobine cementne paste i maltera i ispitivanje uticaja dodataka na osobine betona.

Tabela 1

Tabela 2

Tabela3.1. Specifični zahtevi zahemijskedodatkevisokogstepena redukcijevode(hrwr)/superplastifikatore(zaistukonzistenciju) Svojstvo 1 Redukcija vode 2 Čvrstoća pri pritisku 3 Sadržaj vazduha u svežem betonu Referentni beton EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I Metoda ispitivanja sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5 pren 12390-3:1999 EN 12350-7 Zahtevi Na ispitivanoj mešavini 12% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 1 dan: na ispitivanoj mešavini 140% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 115% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 3.2. Specifični zahtevi za hemijskedodatkevisokog stepena redukcijevode (hrwr) /superplastifikatore(pri konstantnomvodocementomfaktoru) Svojstvo Referentni beton Metoda ispitivanja Zahtevi 1 Porast konzistencije 2 Zadržavanje konzistencije 3 4 Čvrstoća pri pritisku Sadržaj vazduha u svežem betonu EN 480-1 referentni beton IV EN 480-1 referentni beton IV EN 480-1 referentni beton IV EN 480-1 referentni beton IV sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5 sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5 pren 12390-3:1999 EN 12350-7 Porast sleganja 120 mm u odnosu na početno (30 ± 10) mm Porast rasprostiranja 160 mm u odnosu na početno (350 ± 20) mm 30 min nakon doziranja dodatka konzistencija na ispitivanoj mešavini ne sme da padne ispod vrednosti prvobitne konzistencije na kontrolnoj mešavini na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 90% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 4. Specifični zahtevi za dodatkezadrživačevode (pri istojkonzistenciji) Svojstvo Referentni beton Metoda ispitivanja Zahtevi 1 Izdvajanje vode (bleeding) 2 3 Čvrstoća pri pritisku Sadržaj vazduha u svežem betonu EN 480-1 referentni beton II EN 480-1 referentni beton II EN 480-1 referentni beton II EN 480-4 pren 12390-3:1999 EN 12350-7 Na ispitivanoj mešavini smanjenje od 50% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 80% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 5. Specifični zahtevi za hemijske dodatke aerante (pri istojkonzistenciji) 1 2 3 Svojstvo Referentni beton Metoda ispitivanja Sadržaj vazduha u svežem betonu (uvučeni vazduh) Karakteristike pornog prostora u očvrslom betonu Čvrstoća pri pritisku EN 480-1 referentni beton III EN 480-1 referentni beton III EN 480-1 referentni beton III EN 12350-7 EN 480-11 c pren 12390-3:1999 Zahtevi Povećanje od 2,5% po zapremini na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu; ukupan sadržaj vazduha 4% - 6% (zapreminski) a Faktor razmaka (spacing factor) kod ispitivane mešavine 0,200 mm na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 75% u odnosu na kontrolnu mešavinu a Svi zahtevi se odnose na istu ispitivanu mešavinu. b Dozaža se ne preporučuje, već treba prethodnim probama dostići zahtevani sadržaj vazduha c EN 480-11 je referentna metoda. Mogu se koristiti i druge metode za određivanje faktora razmaka (spacing factor) čime će se dobiti isti rezultati kao i za metodu EN 480-11.

Tabela 6. Specifični zahtevi za hemijske dodatke ubrzivače vremena vezivanja (pri istojkonzistenciji) 1 2 3 Svojstvo Početak vremena vezivanja Čvrstoća pri pritisku Sadržaj vazduha u svežem betonu Referentni malter/beton Metoda ispitivanja EN 480-1 malter EN 480-2 EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I pren 12390-3:1999 EN 12350-7 Zahtevi Na 20 o C: 30 min na ispitivanoj mešavini; Na 5 o C: na ispitivanoj mešavini 60% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: 80% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 90 dana na ispitivanoj mešavini od kontrolne mešavine na 28 dana Povećanje od 2% na ispitivanoj mešavini od kontrolne mešavine na 28 dana

Tabela 7. Specifični zahtevi za hemijske dodatke ubrzivače očvršćavanja (pri istojkonzistenciji) Svojstvo Referentni beton Metoda ispitivanja 1 Čvrstoća pri pritisku 2 Sadržaj vazduha u svežem betonu EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I pren 12390-3:1999 EN 12350-7 Zahtevi na 20 o C, posle 24 h: na ispitivanoj mešavini 120% u odnosu na kontrolnu mešavinu; na 20 o C, posle 28 dana: na ispitivanoj mešavini 90% u odnosu na kontrolnu mešavinu; na 5 o C, posle 48 h: na ispitivanoj mešavini 130% u odnosu na kontrolnu Povećanje do 2% po zapremini na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 8. Specifični zahtevi za hemijske dodatke usporivače vremena vezivanja (pri istojkonzistenciji) Svojstvo 1 Vreme vezivanja 2 3 Čvrstoća pri pritisku Sadržaj vazduha u svežem betonu Referentni malter/beton Metoda ispitivanja EN 480-1 malter EN 480-2 EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I pren 12390-3:1999 EN 12350-7 Zahtevi Početak: na ispitivanoj mešavini kontrolna mešavina +90 min Kraj: na ispitivanoj mešavini kontrolna mešavina + 360 min na 7 dana: na ispitivanoj mešavini 80% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 90% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 9. Specifični zahtevi za hemijske dodatke zaptivače (pri istojkonzistenciji ili istomvodocementnomfaktoru) a Svojstvo 1 Kapilarna apsorpcija 2 3 (upijanje) Čvrstoća pri pritisku Sadržaj vazduha u svežem betonu Referentni malter/beton Metoda ispitivanja EN 480-1 malter EN 480-5 EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I pren 12390-3:1999 EN 12350-7 Zahtevi Ispitivanje na 7 dana, nakon 7 dana nege: na ispitivanoj mešavini 50% po masi u odnosu na kontrolnu mešavinu Ispitivanje na 28 dana posle 90 dana nege: na ispitivanoj mešavini 60% po masi u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: 85% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu a Sva ispitivanja se obavljaju ili pri istoj konzistenciji ili pri istom vodocementnom faktoru

Tabela 10. Specifičnizahtevi zahemijske dodatkereduktorevode/ plastifikatoresa efektomusporavanjavezivanja(zaistu konzistenciju) 1 Svojstvo Čvrstoća pri pritisku 2 Vreme vezivanja 3 Redukcija vode 4 Sadržaj vazduha u svežem betonu Referentni malter/beton EN 480-1 referentni beton I Metoda ispitivanja pren 12390-3:1999 EN 480-1 malter EN 480-2 EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I Sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5 EN 12350-7 Zahtevi na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 100% u odnosu na kontrolnu mešavinu Početak: na ispitivanoj mešavini od kontrolne mešavine + 90 min; Kraj: na ispitivanoj mešavini od kontrolne mešavine + 360 min Na ispitivanoj mešavini 5% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 11.1. Specifičnizahtevi za hemijskedodatkevisokog stepena redukcijevode (hrwr) /superplastifikatoresa efektomusporavanja vezivanja (za istu konzistenciju) Svojstvo 1 Čvrstoća pri pritisku 2 Vreme vezivanja 3 Redukcija vode 4 Sadržaj vazduha u svežem betonu Referentni malter/beton EN 480-1 referentni beton I Metoda ispitivanja pren 12390-3:1999 EN 480-1 malter EN 480-2 EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I Sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5 EN 12350-7 Zahtevi na 7 dana: na ispitivanoj mešavini 100% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 115% u odnosu na kontrolnu mešavinu Početak: na ispitivanoj mešavini od kontrolne mešavine + 90 min Kraj: na ispitivanoj mešavini od kontrolne mešavine + 360 min Na ispitivanoj mešavini 12% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 11.2. Specifičnizahtevi za hemijskedodatkevisokog stepena redukcijevode (hrwr)/superplastifikatoresa efektom usporavanja vezivanja (pri istomvodocementnomfaktoru) Svojstvo 1 Zadržavanje konzistencije 2 Čvrstoća pri pritisku 3 Sadržaj vazduha u svežem betonu Referentni malter/beton EN 480-1 referentni beton IV EN 480-1 referentni beton IV EN 480-1 referentni beton I Metoda ispitivanja Sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5 pren 12390-3:1999 EN 12350-7 Zahtevi 60 min posle dodavanja hemijskog dodatka konzistencija ne sme da padne ispod vrednosti konzistencije dobijene na kontrolnoj mešavini na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 90% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 12. Specifični zahtevi za hemijskedodatkereduktore vode/plastifikatoresa efektomubrzavanja vezivanja (za istu konzistenciju) 1 2 Svojstvo Čvrstoća pri pritisku Početak vremena vezivanja 3 Redukcija vode 4 Sadržaj vazduha u svežem betonu Referentni beton/malter EN 480-1 referentni beton I Metoda ispitivanja pren 12390-3:1999 EN 480-1 malter EN 480-2 EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I Sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5 EN 12350-7 Zahtevi na 28 dana: na ispitivanoj mešavini 100% u odnosu na kontrolnu mešavinu Na 20 o C: na ispitivanoj mešavini 30 min na 5 o C: na ispitivanoj mešavini 60% u odnosu na kontrolnu mešavinu Na ispitivanoj mešavini 5% u odnosu na kontrolnu mešavinu Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 14. Zahtevi za referentni beton Referentni beton I Vrsta hemijskog dodatka reduktori vode/plastifikatori hrwr/superplastifikatori ubrzivači vezivanja ubrzivači očvršćavanja usporivači vezivanja Sadržaj cementa 4) kg/m 3 Sleganje 2) (mm) Konzistencija Rasprostiranje 2) (mm) 350 ± 5 70 ± 10 400 ± 20 zaptivači II zadrživači vode 3) 350 ± 5 120 ± 20 450 ± 20 III aeranti 350 ± 5 50 ± 10 350 ± 10 IV hrwr/superplastifikatori 350 ± 5 30 ± 10 350 ± 20

REZULTATI SOPSTVENIH ISPITIVANJA Uticaj superplastifikatora na promenu konzistencije, čvrstoće i trajnosti betona U daljem će se prikazati rezultati sopstvenih laboratorijskih ispitivanja primene jednog superplastifikatora na bazi melmenta. Radi se o promeni konzistencije betona u zavisnosti od procenta upotrebljenog superplastifikatora, kao i o čvrstoćama betona pri pritisku za slučaj kada se upotrebom superplastifikatora smanjuje potrebna količina vode u betonu uz uslov obezbedjenja iste konzistencije. Reprezentovaće se rezultati ispitivanja koji se odnose kako na mešavine betona spravljene bez dodatka superplastifikatora, tako i na one izrađene sa dodatkom superplastifikatora.

Kod svih betonskih mešavina bila je prisutna ista vrsta, klasa i količina cementa (PC 30z45B - 330 kg/m3) fabrike Beočin, kao i ista granulometrijska kompozicija agregata. Primenjen agregat je bio rečni, "Moravac", separisan u četiri uobičajene frakcije (0/4, 4/8, 8/16 i 16/31,5 mm). U granulometrijskoj kompoziciji bile su prisutne sledeće količine pojedinih frakcija 0/4-30%; 4/8-20%; 8/16-20% i 16,31,5-30%. Uzorci su spravljeni u laboratorijskoj protivstrujnoj mešalici kapaciteta 120 litara, tipa Eirich, a ugradjivani na vibro stolu Vibro- Verken sa 2890 vibracija/min i amplitudom cca 1 mm. Konzistencija betonskih mešavina ispitivana je na dva načina: preko mere sleganja (standard JUS U.M8.050) i preko Vebe metode (standard JUS U.M8.054).

Na sl. 1 prikazani su rezultati merenja konzistencije mešavina u funkciji vodocementnih faktora i upotrebljcne količine superplastifikatora. Vodocementni faktori izradjenih mešavina, kao što se vidi, varirali su izmedju 0,35 i 0,70. Sl. 1. Zavisnost konzistencije betona od vodocementnog faktora i sadržaja superplastifikatora

Prema tome, dakle, tretirano je sedam betonskih mešavina bez dodatka superplastifikatora (elaloni) i sedam betonskih mešavina sa dodatkom superplastifikatora. Na spravljenim betonskim uzorcima, tj. na očvrslom betonu, odredjivana je čvrstoća pri pritisku nakon 28 dana. Rezultati ispitivanja prikazani su na sl. 2.

Na osnovu sprovodenih ispitivanja može se zaključiti da se pri modeliranju karakteristika betona u posmatranim slučajevima najveći efekti ostvaruju kod betona plastične konzistencije, kod kojih je vodocementni faktor izmedju 0,45 i 0,50. Betoni iste konzistencije bez superplastifikatora zahtevaju vodocementne faktore koji se kreću izmedju 0,50 i 0,55, što znači da se radi o razlikama u količini vode za oko 10%. Medjutim, pod ovakvim uslovima postoji osetna razlika u ostvarenim čvrstoćama betona; čvrstoće betona sa superplastifikatorom su za više od 30% iznad čvrstoća betona etalona (sl. 2).

Sl. 2. Zavisnost čvrstoće pri pritisku betona od vodocementnog faktora i sadržaja superplastifikatora

Sa sl. 1 zaključuje se da se primenom superplastifikatora širi područje prihvatljivih betonskih mešavina tj. i sa nižim vodocementnim faktorima, a uz primenu superplastifikatora, dobijaju se mešavine zadovoljavajućeg stepena ugradljivosli. Koji procenat dodatka superplastifikatora treba dozirati da bi se dobila tražena konzistencija pokazaće prethodne probe kojima pri ovakvim ispitivanjima treba pokloniti posebnu pažnju. Visoki vodocementni faktori, kako pokazuju ova ispitivanja, ne treba da se kombinuju sa dodatkom superplastifikatora, jer se time uz vrlo malo smanjivanje sadržaja vode za odredjenu konzistenciju, ostvaruju zanemarljivo mala povećanja čvrstoća pri pritisku. To je i potpuno razumljivo, jer ovakvi betoni već sami po sebi imaju potrebnu plastičnost, a dodatak superplastifikatora može da proizvede i štetan efekat u smislu pojave segregacije.

Na osnovu svega napred izloženog nameće se zaključak da se upotrebom superplastifikatora ne utiče samo na poboljšavanje tehnoloških karakteristika svežeg betona. Zahvaljujući smanjenoj količini vode, betoni spravljeni sa superplastifikatorima, po pravilu, imaju uvek manju kapilarnu poroznost od analognih betona spravljenih bez superplastifikatora, pa u svetlu poznatih stavova o strukturi betona proizilazi da će ovi betoni imati i poboljšane fizičko-mehaničke karakteristike, kao i povećanu trajnost.

Mogućnost dobijanja visokih ranih čvrstoća betona Kao sledeći primer modifikovanja svojstava betona biće prikazana mogućnost dobijanja betona visokih ranih čvrstoća simultanom upotrebom superplastifikatora i jednog ubrzivača, što znači da će se dovoljno visoke vrednosti čvrstoća betona u kratkom roku dobiti uticanjem na proces hidratacije cementa kako na hemijskoj, tako i na fizičkoj osnovi. Pri ovome će se poći od uslova da predmetni beton i u svežem stanju zadovoljava odredjene uslove, a to su plastična konzistencija, mogućnost transportovanja i ugradjivanja pomoću betonske pumpe, kao i mogućnost njegovog kompaktiranja primenom uobičajenih tipova vibratora. Drugim rečima neće se koristiti mešavine izuzetno krutih konzistencija (sa malo tečne faze), pošto je poznato da se visoke rane čvrstoće dobrim delom mogu ostvariti i na ovaj način, jer bi usvajanje ovakvih mešavina zahtevalo i primenu naročitih tehnoloških postupaka u fazi ugradjivanja (vrlo intenzivno vibriranje, presovanje i sl.).

Mehanizam simultanog delovanja superplastifikatora i ubrzivača na brzinu procesa hidratacije cementa, kao što je već pomenuto, svodi se na simultano ispoljavanje hemijskih i fizičkih efekata. Ubrzivači, kao što je poznato, intenziviraju reakciju hidrolize i hidratacije klinker minerala, a naročito trikalcijumsilikata (C 3 S). Putem odredjenih hemijskih reakcija povećava se specifična površina produkata hidratacije, menja se morfologija i dimenzionalni raspored gelskih i kapilarnih pora, čime se u krajnjoj liniji znatno brže ostvaruje relativno visok nivo kompaktnosti cementnog kamena, odnosno betona. Treba samo imati u vidu da su danas u primeni dve osnovne vrste ubrzivača: ubrzivači na bazi hlorida i tzv. bezhlorni ubrzivači. Čini se da u praktičnoj primeni prednost treba dati ovom drugom tipu ubrzivača, pošto supstance na bazi hlorida, ukoliko se primenjuju u znatnijim količinama mogu da prouzrokuju koroziju čelika u konstrukcijama od armiranog i prednapregnutog betona.

Za obezbedjenje visokih ranih čvrstoća betona, u konkretnom slučaju usvojeni su sledeći polazni parametri za projektovanje betona: - čvrstoća pri pritisku, dobijena putem ispitivanja betonskih kocki sa ivicama 20 cm, nakon 16 h treba da iznosi min. 8 MPa; - konzistencija sveže betonske mase, izražena putem veličine sleganja Abramsovog konusa, treba da se kreće u granicama 8-10 cm; -količina cementa i granulometrijski sastav agregata treba da odgovaraju poznatim kriterijumima za pravilno unošenje betona u oplatu putem betonske pumpe; -usvojene količine dodataka betonu (ubrzivača i superplastilikatora) treba da garantuju vreme obradljivosti betona od min 1 h, na temperaturi 20 C i pri relativnoj vlažnosti vazduha od 60-70%.

Konkretna betonska mešavina odabrana je nakon izvršenih prethodnih ispitivanaja efikasnosti više tipova superplastifikatora i ubrzivača nekoliko domaćih proizvodjača, pri čemu se kroz ova ispitivanja tražio odgovor na pitanje u vezi najpovoljnije kombinacije upotrebljenih dodataka i njihove kompatibilnosti sa upotrebljenim cementom (u datom slučaju odabran je cement PC 30z45B, fabrike Beočin) tako da je sa tim cementom kao optimalno rešenje dobijena kombinacija jednog bezhlornog ubrzivača u količini od 2% u odnosu na masu cementa, koji je bio u praškastom stanju, i jednog superplastifikatora na bazi melmenta u količini od 6% u odnosu na masu cementa, koji je bio u tečnom stanju.

Treba naglasiti da su zadovoljavajući rezultati u pogledu konzistencije svežeg betona dobijeni i sa količinom superplastifikatora od 3%, ali se pokazalo da se sa ovom količinom superplastifikatora ne može obezbediti zahtevano vreme obradljivosti. Naime, beton sa manjim sadržajem superplastifikatora vrlo brzo ispoljava tendenciju smanjivanja veličine sleganja po Abramsu, tako da veličina sleganja posle 15 minuta pada na svega 5-6 cm što nije dovoljno pri primeni postupka unošenja sveže betonske mase u oplatu putem pumpe za beton.

S obzirom da je u pitanju ''pumpani" beton, kao i s obzirom na to da je u predmetnom agregatu bilo prisutno izuzetno malo čestica krupnoće ispod 0,25 mm, usvojena je količina cementa od 400 kg/m 3, što je nešto više od uobičajeno potrebne količine za ovakvu vrstu betona. Upotrebljen je "savski" agregat, pran i separisan u četiri frakcije.

Sastav sveže betonske mešavine bio je: Cement 400 kg/m 3 Agregat 1870 kg/m 3 Voda140 kg/m 3 Superplastifikator 24 kg/m 3 Ubrzivač 8 kg/m 3 Zapreminska masa svežeg betona 2442 kg/m 3 Sleganje h = 9 cm Vebe t = 3,5 s.

Ispitivanje čvrstoće predmetnog betona vršeno je na uzorcima oblika kocke ivica 20 cm pri starostima betona od 8, 16 i 24 h, kao i nakon 28 dana. Rezultati ispitivanja prikazani su u narednoj tabeli.

Tabela 3. Zavisnost čvrstoća pri pritisku u funkciji vremena Čvrstoće pri pritisku (MPa) 8 časova 16 časova 24 časa 28 dana 4,31 10,44 15,77 45,66

Na osnovu prikazanih rezultata može se zaključiti da se simultanom upotrebom superplastifikatora i ubrzivača mogu relativno lako ostvariti dovoljno visoki nivoi ranih čvrstoća betona. Dobijene čvrstoće pri pritisku su tolike da se monolitne betonske konstrukcije već posle 16 časova mogu osloboditi pojedinih delova oplate (npr. bočnih strana u slučaju grednih nosača), a u pojedinim slučajevima već nakon 24 časa oplata se može ukloniti i u potpunosti. U slučaju fabričke proizvodnje betonskih elemenata i konstrukcija, pak, ostvarene visoke rane čvrstoće nakon 16 i 24 časa mogu značajno da povećaju stepen iskorišćenja kalupa (oplata), tako da se na ovaj način, a takodje i zbog uštede energije potrebne pri primeni odredjenih postupaka ubrzanog očvršćavanja (zaparivanje, zagrevanje putem električne struje i dr.), mogu ostvariti veoma povoljni ekonomski efekti.

Simultana upotreba superplastifikatora i zaptivača Da bi se postigli željeni efekti, u praksi se veoma često kombinuju dva ili više dodatka betonu. Za izradu jednog plivačkog bazena postavljen je uslov čvrstoće pri pritisku -MB 35, čvrstoće pri zatezanju -min 2,0 MPa, vodonepropustljivosti - max. visina kvašenja prema DiNu 1048-4 cm i minimalnog mogućeg skupljanja. Prikazaće se rezultati laboratorijskih ispitivanja betonskih mešavina za predmetni plivački bazen, za pumpani beton, koje su spravljene sa Dmax = 31,5 mm (oznaka 1) ili sa Dmax - 16 mm (oznaka 2). U oba slučaja upotrebljen je cement PC 15z45B, Novi Popovac. Sastavi ovih mešavina prikazani su u tabeli 4, a mehaničke karakteristike u tabeli 5.

Tabela 4. Sastav mešavina za pumpani beton Cement (kg/m 3 ) PC15z45B Agregat (kg/m 3 ) 0/4 4/8 8/16 16/31,5 Voda Vodocementni faktor Aditivi (ukupno kg/m 3 ) Superplastifikator Zaptivač Fluidocementni faktor Zapreminska masa u svežem stanju (kg/m 3 ) Sleganje po Abramsu (cm) 350 1968 590 354 394 630 130 0,371 12,25 5,25 7,00 0,406 2460 9-10 380 1895 769 493 606 152 0,400 13,30 5,7 7,6 0,435 2400 10-11

Tabela 5. Rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku Oznaka betona Čvrstoća pri pritisku (MPa) Odnos čvrstoće 1 2 7 dana 38,2 39,0 38,1 38,43 36,2 37,0 36,8 36,67 28 dana 49,50 49,90 50,50 49,96 54,50 53,90 53,75 54,05 0,770 0,678

Kao što se vidi, mada se radilo o betonskim mešavinama sa sleganjem izmedju 9-11 cm (što se tražilo za pumpani beton), ove mešavine pokazale su visoke mehaničke karakteristike (50-54 MPa), i to uz primenu umerenih količina cementa (350-380 kg/m 3 ). Visine kvašenja prema DIN-u 1048 iznosile su max. 2,2 cm i 2,1 cm, za oznaku 1, i oznaku 2, respektivno, što je znatno niže od postavljenog zahteva. Srednje vrednosti čvrstoća pri zatezanju cepanjem iznosile su 2,21 MPa (oznaka 1) i 2,44 MPa (oznaka 2).

Uticaj superplastifikatora na vrstu cementa Uticaj dodatka betonu superplastifikatora na svojstva betona u funkciji upotrebljene vrste cementa prikazaće se na sledećem primeru. Za eksperimentalna istraživanja primenjeni su cementi oznaka PC 45B i PC 30z45B istog proizvodjača, fabrike Beočin, što znači da se radilo o jednom čistom portland cementu i jednom komercijalnom cementu sa 30% zgure, na bazi istog portland cementnog klinkera. U oba slučaja klasa cementa je bila 45B, što znači brži prirast čvrstoće.

Usvojene su mešavine oznaka A, B i C, sa konstantnom količinom cementa od 350 kg/m 3 betona, što u oblasti tehnologije betona predstavlja jednu srednju dozu cementa. Pored ovoga, ova doza je optimalna i sa gledišta primene superplastifikatora, pošto efekti dejstva superplastifikatora kao što je napred već rečeno, zavise i od upotrebljene količine cementa. Kod ovih ispitivanja, dakle, želelo se da se oceni efikasnost superplastifikatora, kako za slučaj uobičajenih (umerenih) količina cementa, tako i za slučaj umerenih doza samog superplastifikatora.

Mešavina oznake A odgovara betonu spravljenom sa čistim portland cementom, mešavina oznake B je isto tako beton spravljen sa čistim portland cementom, ali uz dodatak 2% superplastifikatora, dok je mešavina sa oznakom C beton spravljen od komercijalnog cementa PC 30z45B, takodje uz dodatak 2% superplastifikatora. Kod svih mešavina korišćen je agregat "Moravac" separisan i pran u ukupnoj količini od 1930 kg/m3 betona, pri čemu je njegov granulometrijski sastav definisan sledećim učešćem pojedinih kategorija zrna: 0/2 20%, 2/4 12%, 4/8 16%, 8/16, 21% i 16/31,5 31%.

Količina vode u pojedinim mešavinama odredjivana je na bazi uslova istih konzistencija, što znači da se težilo da se dobiju mešavine približno istih stepena ugradljivosti. Pošlo se od uslova da sve tri vrste betona (A, B i C) budu približno normalno plastične konzistencije tj. da imaju meru konzistencije 3-5 sekundi po Vebeu. Ovaj uslov je zadovoljen sa vodocementnim faktorima prikazanim u tabeli 6.

Tabela 6. Vodocementm faktori i konzistencije betonskih mešavina A, B i C Oznaka uzoraka V/C % dodatka Sleganje Mere konzistencije Vebe Rasprostiranje Zapreminska masa svež.bet. cm (s) (cm) g b (kg/m 3 ) A 0,504 / 5,5 3,5 38 2420 B 0,422 2 5,0 4,0 35 2432 C 0,429 2 5,5 4,2 32 2444

Napominje se, da je kod betona oznake B i oznake C količina tečna faze smanjena u odnosu na beton oznake A za oko 18%, a za slučaj iste konzistencije. Čvrstoće pri pritisku betonskih mešavina oznaka A, B i C prikazane su na sl. 3. Kao što se vidi, vrsta cementa i njegova kompatibilnost sa upotrebljenim dodatkom, u ovom slučaju superplastifikatorom, bitno opredeljuje karakteristike betona.

Beton oznake C ima nešto sporiji prirast čvrstoće do starosti od oko 7 dana u odnosu na beton oznake B, dok docnije, prirast njegove čvrstoće postaje intenzivniji, tako da već pri starosti od 28 dana pokazuje najveće vrednosti čvrstoća. Beton oznake B u vremenu od 28 dana ima nešto nižu čvrstoću od betona C, dok je čvrstoća betona A u istom vremenu oko 40% manja od čvrstoće betona C.

Slika 3. Čvrstoća betona A, B i C u funkciji vremena

ZAKLJUČAK Na osnovu svega izloženog, može se zaključiti da se znalačkom upotrebom dodataka betonu može značajno uticati na modeliranje karakteristika betona, kako u svežem, tako i u očvrslom stanju. Pri tome, neophodno je prethodnim probama odabrati procenat dodatka betonu i potvrditi njegovu kompatibilnost sa odredjenom vrstom cementa. Ako se, na primer, superplastifikator kombinuje sa još nekim dodatkom betonu (ubrzivač, zaptivač, itd.) procenat dodatka i kompatibilnost sa odabranim superplastifikatorom takodje treba dokazati prethodnim probama na osnovu važećih standarda.

Na kraju treba istaći da ne treba očekivati da će se upotrebom dodataka betonu postići željeni kvalitet ako se po ostalim parametrima izrade betona nije pravilno postupilo. Dodaci betonu nisu neki čudotvorni proizvodi koji bi, na primer, poboljšali još cement, ili omogućili da se od nepovoljne granulometrijske kompozicije napravi kvalitetan beton. Ako beton nema dobar granulometrijski sastav, ili je tokom ugradnje segregirao, nikakvi dodaci za povećanje nepropustljivosti betona neće koristiti. Upotreba dodatka betonu opravdana je samo onda kada su preduzete sve mere da se dobije kvalitetan beton, pa da se stručnom upotrebom dodataka betonu očekuje dalje poboljšanje.

Dodatke betonu ne treba primenjivati po svaku cenu, kao što ih ne treba apriori odbacivati. Treba istaći i to da nema dodatka sa tako širokim spektrom dejstva kojim bi se mogle poboljšati sve željene osobine betona, tim pre što su neke od njih međusobno suprotne.

Mora se uvek znati šta pomoću dodataka betonu treba da se postigne i kakav će biti njhov uticaj na beton u svakom pogledu. Na području modernog građevinarstva, dodaci betonu su nešto novo. Godinama je beton bio poznat kao mešavina cementa, agregata i vode. Danas se zna da se ovaj sastav može znalačkom i stručnom primenom dodataka betonu poboljšati, pa oni sve češće postaju četvrta komponenta betona.

HEMIJSKI DODACI BETONU PREMA EN 934/2 Prema EN 934/2:2002 Hemijski dodaci za beton, malter i injekcione mase, tj. Admixtures for concrete, mortar and grout - Part 2: Concrete admixtures - Definitions, requirements, conformity, marking and labelling, po definiciji predstavljaju materije koje se dodaju za vreme procesa mešanja (spravljanja) betona u količini ne većoj od 5% u odnosu na masu cementa, da bi promenili svojstva betonske mešavine u svežem i/ili u očvrslom stanju.

1. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori (Water reducing/plasticizing admixture) 2. Hemijski dodaci visokog stepenaredukcije vode/superplastifikatori (High range waterreducing/superplasticizing admixture) 3. Dodaci zadrživači vode(water retaining admixture) 4. Hemijski dodaci aeranti (Air entraining admixture) 5. Hemijski dodaci ubrzivači vezivanja(set accelerating admixture) 6. Hemijski dodaci ubrzivači procesaočvršćavanja(hardening accelerating admixture) 7. Hemijski dodaci usporivači vezivanja(set retarding admixture) 8. Hemijski dodaci zaptivači (Water resisting admixture) 9. Hemijski dodaci reduktori vode /plastifikatori saefektomusporavanjavezivanja (Set retarding/water reducing/plasticizing admixture) 10. Hemijski dodaci visokog stepenaredukcije vode/superplastifikatori saefektom usporavanjavezivanja(set retarding/high range water reducing/superplasticizing admixture) 11. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori saefektomubrzavanjavezivanja (Set accelerating/water reducing/plasticizing admixture).

Svojstvo Metoda ispitivanja Zahtevi 1 Homogenost a Vizuelno Homogenost bez tragova segregacije. 2 Boja a Vizuelno Uniformnost koja odgovara opisu proizvođača. 3 Aktivna IR spektar ne treba da pokaže komponenta a EN 480-6b značajnu promenu u odnosu na referentni spektar dat od strane 4 Zapreminska masa (samo za tečnosti) 5 Sadržaj suve materije a ISO 758 EN 480-8 c proizvođača. D ± 0,03 ako je D > 1,10 D ± 0,02 ako je D 1,10 gde je D vrednost data od strane proizvođača. 0,95 T X < 1,05 T za T 20% 0,90 T X < 1,10 T za T < 20% T je vrednost koju daje proizvođač u % mase; X je rezultat ispitivanja u % mase.

Svojstvo Metoda ispitivanja Zahtevi 6 ph vrednost a ISO 4316 U opsegu koji navodi proizvođač ili ±1 od te vrednosti. EN 480-2 sa maksimalnom 7 Uticaj na vezivanje pri maksimalnoj dozi preporučenom do- zom na referentnom malteru sa 4 različite vrste cementa prema EN 480-1 Rezultati ispitivanja se prilažu. 8 Ukupan hlor ad ISO 1158 e 0,10% po masi, ili ne iznad procenta koji označava proizvođač 9 Hlor rastvoren u 10 11 vodi (Cl) a EN 480-10 0,10% po masi, ili ne iznad procenta koji označava proizvođač Sadržaj alkalija EN 480-12 Ne iznad procenta koji navodi (Na 2 O proizvođač ekvivalent) a Ponašanje prema koroziji fg Bez pojave korozije na čeliku ugrađenom u beton

Tabela 2. Specifični zahtevi za hemijskedodatkereduktore vode/plastifikatore(za istu konzistenciju) Svojstvo Referentni beton 1 Redukcija EN 480-1 vode referentni beton I 2 Čvrstoća pri pritisku 3 Sadržaj vazduha u svežem betonu EN 480-1 referentni beton I EN 480-1 referentni beton I Metoda ispitivanja sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5 Zahtevi Na ispitivanoj mešavini 5% u odnosu na kontrolnu mešavinu pren 12390-3:1999 na 7 i 28 dana: na ispitivanoj mešavini 110% u odnosu na kontrolnu mešavinu EN 12350-7 Povećanje do 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

REFERENTNI BETON I REFERENTNI MALTER Za spravljanje referentnogbetona i maltera treba koristiti cement oznake CEM I, klase čvrstoće 42,5, u svemu prema ENV 197-1. Upotrebljeni cement treba da sadrži 7-11% C3A (po masi), proračunatog iz hemijske analize u svemu prema EN 196-2. Specifična površina cementa određena prema EN 196-6 treba da se kreće u granicama od 3200 cm2/g do 4000 cm2/g,.